| Project/Area Number |
20H02491
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 26060:Metals production and resources production-related
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
Shungo Natsui 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (70706879)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植田 滋 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80359497)
鈴木 亮輔 北海道大学, 工学研究院, 特任教授 (80179275)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
|
|---|
| Keywords | 金属融体 / マルチフィジックス / 電気化学測定 / 熱移動 / 流体 / 高温融体界面 / 電位・電流応答 / 界面移動 / 動力学解析 / 流体力学 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では、鉄、チタン、銅など社会にとって必須の金属をつくるプロセスにおいて、大変重要な融体界面現象の学問的理解と制御の深化を目的にしています。高温の融体(溶融塩や溶融スラグ)と液体金属との界面の電位をコントロールして電気化学反応を進行させ、従来平均化された時空間スケールでは検知出来なかった流れと界面形態を含んだ総体としての定量化に挑みます。具体的には、熱的・力学的・電気的応答を同時計測する技術を創出し、さらに数値流体力学シミュレーションをも有機的に利用することで、この現象を明示的に分解・再構築する過程で明らかにする、"高温融体界面マルチフィジックス"の確立を目指します。
|
| Outline of Final Research Achievements |
This research focused on the potential-controlled high-temperature metal melt-molten salt (or molten oxide) interface. We aim to create technology for developing new theories to deepen understanding and control of dynamic reaction interfacial phenomena. In addition to high-sensitivity imaging synchronized with high-speed potential/current response and computational fluid dynamics simulation, we newly used electrodeposition microcalorimetry using a micro-sheathed thermocouple electrode. Specifically, this study developed a high-temperature interface multiphysics model through the two systems: 1) molten active metal electrodeposition in a molten salt containing trace elements, and 2) the behavior of molten iron-molten slag interface containing trace elements during anodic polarization.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
金属生産の大部分は、環境負荷が大きい高温融体を反応場とした高温乾式製錬プロセスに依存します。長期的な所用エネルギー量削減目標達成と技術優位性保持のためには現実の高温融体反応場の非平衡状態での効率を決定付ける支配因子とは何かを明らかにした、新たな高温場の制御技術へ向けた学理展開が不可欠です。本研究では、製錬反応が進行する電位制御された金属融体界面のイメージングおよび熱挙動の同時計測を実施しました。微小な電極温度変化を追従することで、微量元素を含む系の界面における物質移動について高い解像度で理解を深め、将来的な新規プロセス設計指針を得ることができます。
|
